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2025-12-20 19:34:00
天文学者らは、近くの星の周囲で激しい衝突によって巨大な塵雲が発生していることを発見した。
若い星系は、恒星星雲の塵と氷が合体して惑星や衛星になるにつれて、岩石、彗星、小惑星、およびより大きな天体が激しく衝突する場所です。しかし、最大規模の衝突は、惑星系が形成されるまでにかかる数億年の間ではめったに起こらず、おそらく10万年に1回程度と予想されている。
現在、天文学者らは、フォーマルハウトと呼ばれる近くの星の周囲で、20年間に2回の強力な衝突の余波を目撃した。
これらは幸運な観測か、あるいは惑星形成中に衝突が予測よりも頻繁に起こることを示す兆候のいずれかです。
この出来事（最初の衝突は 2004 年に検出され、2 番目の衝突は 2023 年に画像化されました）は、私たちの太陽系外の太陽系で直接画像化された最初の大型物体間の衝突です。
2023年のフォーマルハウト観測は、雑誌に掲載された論文で議論されています 科学。
「私たちは、フォーマルハウト系で彗星のような天体同士の衝突と思われるものを目撃しました」と、共著者でカリフォルニア大学サンタバーバラ校物理学科の助教授マクスウェル・ミラー・ブランシャー氏は言う。
「これは若い惑星系における基本的な進化のプロセスであり、リアルタイムで観察するのは困難です。」
その暴力的な出来事によって噴出した塵雲は主星からの光を反射します。
カリフォルニア大学バークレー校の天文学非常勤教授ポール・カラス氏は、「衝突した2つの物体は見えていないが、この巨大な衝突の余波は目にしている」と語る。何万年も経つと、フォーマルハウトの周囲の塵は「衝突によってきらめき」、まるで花火のようになるだろうと彼は言う。
カラス氏は、惑星形成後に残された破片を見ることを期待して、1993 年にフォーマルハウト周辺の塵の多い円盤の探索を初めて開始しました。地球からわずか 25 光年離れたこの星は、年齢が約 4 億 4,000 万年と若く、私たちの太陽系の形成期の様子をよく表しています。 NASA のハッブル宇宙望遠鏡 (HST) のおかげで、彼は最終的に星の周りにそのような円盤を発見し、2008 年に、円盤の近くに惑星である可能性が高い明るい点を発見したことを報告しました。これは、光学波長で直接画像化された最初の例です。彼は、系外惑星の命名規則に従って、それをフォーマルハウト b と呼びました。
その惑星発見は今では塵と化しました。
「これは新しい現象であり、惑星系に現れ、その後10年以上かけてゆっくりと消えていく点源です」と彼は塵雲について言う。 「惑星は近くの星を周回する小さな点のようにも見えるため、惑星に見せかけています。」
2004 年と 2023 年の両方の出来事の明るさに基づくと、衝突した物体の直径は少なくとも 30 キロメートル (18 マイル) で、6,600 万年前に地球に衝突して非鳥類の恐竜を絶滅させた物体の少なくとも 2 倍の大きさです。このサイズの天体は微惑星と呼ばれます。この天体は、太陽系の小惑星や彗星と同じくらいの大きさですが、冥王星のような準惑星よりもはるかに小さいものです。
フォーマルハウトの年齢は 4 億 4,000 万年で、太陽系よりもはるかに若いです。しかし天文学者らは、その時代には私たちの太陽系にも、互いに衝突する微惑星が散らばっていたと予想している。
「これは、私たちが目の当たりにしている時期であり、このような激しい衝突によって物体にクレーターができたり、さらには破壊されて別の物体に再組み立てされたりする時期です」とカラス氏は言う。 「それはある意味、太陽系が誕生してから10億年も経っていなかったあの暴力的な時代を振り返るようなものです。」
「フォーマルハウト系は、微惑星が衝突時にどのように振る舞うかを調査するための自然の実験室であり、それによって微惑星が何でできているのか、どのように形成されたのかがわかります」と共著者であり、英国ケンブリッジ大学の理論家で天文学教授のマーク・ワイアット氏は言う。
「この観測の興味深い点は、衝突する物体のサイズと、円盤内に衝突する物体の数の両方を推定できることです。この情報は、他の手段ではほとんど得ることが不可能です。」
同氏は、フォーマルハウトの周囲には、衝突してこの明るい塵の雲を生成したのと同じ大きさの物体が約 3 億個あると推定している。同星の以前の観測では一酸化炭素ガスの存在が検出されており、これはこれらの微惑星が揮発性物質に富んでいるため、太陽系の氷彗星と組成が非常に似ていることを示しているという。
フォーマルハウトは、南の星座のうお座オーストリヌスの中にあり、太陽の 16 倍の明るさで、全天で最も明るい星の 1 つです。カラス氏が 2004 年に HST で観測を開始した後、恒星から 133 天文単位 (AU) の距離にある塵に覆われた大きな帯を発見しました。これは、太陽系の太陽からカイパー ベルトまでの距離の 3 倍以上です。 AU は地球と太陽の間の平均距離、つまり 9,300 万マイルです。
ベルトの鋭い内側の端は、それが惑星によって彫刻されたことを示唆していました。 2006 年に 2 回目の観測を行った後、カラス氏は、2004 年と 2006 年の両方の画像に見られる外側の帯の明るい点が実際には惑星であると結論付けました。彼は当時、それが円盤の衝突によって引き起こされた非常に明るい塵雲である可能性があることを認めたが、その可能性は非常に低いように思われた。
新しい論文の中で、国際天文学者チームはフォーマルハウトの2023年の画像と、その後2024年に得られた貧弱な画像を分析し、それは2つの微惑星の衝突によって生じた塵雲から反射された光にすぎないと結論付けた。
カラス氏はこれらの出来事を、2022年にNASAのDART（二重小惑星リダイレクトテスト）ミッションが小惑星ディデモスを周回していた衛星ディモルフォスに衝突した際に発生した塵雲と比較している。研究者らの推定によると、フォーマルハウト周辺の雲は約10億倍の大きさだという。
彼らは二度目の衝突が観測されるとは全く予想していませんでした。 「チーム全体が非常に驚きました」とUCSBのミラー・ブランシャー氏は言う。 「私たちは当初、数十年前の最初の衝突イベントを検出しようとしていました。」
カラス氏は、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の近赤外線カメラ (NIRCam) と HST を使用してフォーマルハウトを観察し、雲の進化を追跡して、サイズが拡大するかどうかを確認し、その軌道を決定するために、今後 3 年間の時間を与えられました。すでにフォーマルハウト cs1 よりも 30% 明るいです。 2025 年 8 月の追加の観測では、cs2 がまだ見えることが確認されました。
系外惑星を直接撮影する将来の宇宙ミッションを見越して、カラス氏は天文学者に対し、惑星に見せかけた塵雲に注意するよう警告している。
「塵雲を生み出すこうした衝突は、どの惑星系でも起こります」と彼は言う。 「地球に似た系外惑星を直接画像化することを目的としたハビタブルワールド天文台のような高感度の将来の望遠鏡で星を探査し始めると、星の周りを周回するこれらのかすかな光の点は惑星ではない可能性があるため、注意が必要になります。」
この論文のその他の共著者はカリフォルニア大学バークレー校です。イリノイ州のノースウェスタン大学。カリフォルニア大学ロサンゼルス校;チリのヨーロッパ南天天文台。ドイツのマックス・プランク天文学研究所。ケンブリッジ大学。そしてイギリスのウォリック大学。
この研究への支援は NASA から来ました。
#天文学者は強力な衝突の塵埃の余波を発見